Учёные разработали установку для получения водорода с КПД 28%

Исследователи из Национального университета Тайваня и Национального университета Цинхуа представили компактную систему для производства водорода, которая использует не только солнечный свет, но и тепло, возникающее в процессе работы. Результаты опубликованы в журнале Advanced Energy Materials.

Водород рассматривается как один из перспективных энергоносителей, поскольку при его использовании образуется вода. Однако существующие солнечные технологии разложения воды сталкиваются с проблемой потерь энергии: значительная часть солнечного излучения преобразуется в тепло и не используется в реакции.

Новая разработка объединяет фотокаталитические наноматериалы, микрофлюидную систему и термоэлектрический модуль в единую платформу. В основе устройства — комбинированный катализатор из карбида титана (Ti₃C₂) и сульфида кадмия (CdS). Первый обеспечивает высокую проводимость и перенос зарядов, второй эффективно поглощает солнечный свет. Такое сочетание улучшает разделение электронов и дырок, образующихся под действием света, и повышает выход водорода.

Дополнительно в конструкции применяется микрофлюидный реактор, который оптимизирует взаимодействие воды, света и катализатора. Это позволяет повысить стабильность процесса и производительность установки.

Ключевой особенностью системы стало использование тепла, которое обычно рассеивается. Термоэлектрический генератор преобразует его в дополнительную электрическую энергию, участвующую в процессе разложения воды. В результате комбинированного подхода достигнута эффективность преобразования солнечной энергии в водород на уровне 28%.

Авторы также отмечают, что установка способна одновременно способствовать разложению загрязняющих веществ в воде, что расширяет её потенциальное применение. Компактность и модульная архитектура позволяют рассматривать технологию для использования в автономных и удалённых районах.

Разработка демонстрирует возможность повышения эффективности солнечного получения водорода за счёт комплексного использования световой и тепловой энергии. Для дальнейшего внедрения потребуются испытания по долговечности материалов и масштабированию системы.